作物生产系统及其管理系统

概述了作物生产系统概念,特点、结构与组成,指出现代作物生产管理系统是计算机科学、农业科学和自动化科学相互交叉的产物,其理论基础是系统论、控制论和优化决策论,其未来发展方向是高度集成化和自动化等,要综合运用作物模拟技术、知识工程技术、地理信息系统、全球定位和遥感技术等现代技术,建立集成的作物生产管理系统。     

作物生产管理系统的理论与发展

本文就作物生产管理系统的基本概念和理论进行了阐述，指出它是计算机科学，农业科学和自动化科学相互交叉的产物，它的理论基础是作物模拟模型（或称为人工作物）、作物管理专家系统和作物管理优化理论，并提出其未来的发展方向是高度集成化、高度智能化和高度自动化。     

20万羽蛋鸡规模化生产管理网络系统的设计

针对我国规模化蛋鸡生产的总体水平现代以及对禽蛋需求的增加,设计基于数据库、专家系统和自动化监控技术的规模化蛋鸡场生产管理系统、探索建设养鸡生产网络信息系统的技术和方法。在已有系统基础上,将科学计算、数据分析、绘图处理、人工智能和自动化监控技术集成于一体,为提高我国规模化蛋鸡企业生产水平、科学饲养与鸡病防治,提供早期预测和专家咨询,为管理人员提供蛋鸡生产动态管理及科学决策提供依据。     

20万羽蛋鸡规模化生产管理网络信息系统的设计

针对我国规模化蛋鸡生产的总体水平现状以及对禽蛋需求的增加,设计基于数据库、专家系统和自动化监控技术的规模化蛋鸡场生产管理系统,探索建设养鸡生产网络信息系统的技术和方法。在已有系统基础上,将科学计算、数据分析、绘图处理、人工智能和自动化监控技术集成于一体,为提高我国规模化蛋鸡企业生产水平、科学饲养与鸡病防治,提供早期预测和专家咨询,为管理人员提供蛋鸡生产动态管理及科学决策提供依据。     

温室计算机控制与管理技术的发展概况及在我国的应用前景

应用现代控制和信息管理技术创造温室微气候生态环境条件，并对环境控制和作物生产进行科学的管理和指导，这对温室作物化质高效生产至关重要，作者在收集大量资料的基础上对现代温室计算机控制与管理技术做了概述，预测了它在我国的应用前景．并提出了应用与发展的建议。     

基于PEST的土壤-作物系统模型参数优化及灵敏度分析

农业生产管理系统模型输入参数多,参数率定过程十分耗时费力,大大限制了其推广应用。该研究以华北平原2 a的冬小麦-夏玉米田间试验观测数据为基础,使用PEST(parameter estimation)参数自动优化工具对土壤-作物-大气系统水热碳氮过程藕合模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)的土壤水力学参数、氮素转化参数和作物遗传参数进行自动寻优,同时计算分析模型参数的相对综合敏感度,并将优化结果与土壤实测水力学参数和试错法的模拟结果进行比较。参数敏感度分析结果表明,18个模型参数的相对综合敏感度较高,其中土壤水力学参数普遍具有较高的敏感度,以饱和含水率敏感度最高;作物参数中,作物生长发育总积温和最大比叶面积具有较高的综合敏感度;而氮素转化参数的敏感度远低于土壤水力学参数和作物参数。评价模型模拟效果的统计性指标(均方根误差、模型效率系数和一致性指数)表明,PEST法比实测水力学参数的模拟精度有所提高,其中土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数的均方根误差分别降低了61.8%、23.5%、73.6%和23.3%。同时PEST法比试错法对土壤水分和作物产量的模拟精度也有较大提高,但对土壤氮素和叶面积指数的模拟精度提高不明显。由于该方法大大节约了模型校准时间,在较短的时间内获得了明显高于试错法的模拟精度,因此PEST软件在WHCNS模型参数自动优化中是一个值得推广的工具。     

基于模拟模型的棉花生产管理系统研究

为建立一个基于模型的新疆和黄淮海棉区棉花生产管理系统(MSCP),综合运用了作物模拟技术和知识工程技术方法,把CottonPlus棉花模型与多因子多水平的旋转组合设计进行有机结合;MSCP能对决策地区(天气、土壤、品种特性)的棉花生产作出多目标决策和全程决策,并根据变化的条件作出实时决策。应用MSCP对新陆早6号、中棉19号进行全程决策试验,结果表明:系统得出的优化农艺措施能达到预期的目标产量。MSCP的建立使基于模型的专家系统研究进入实用化阶段     

草地耕作技术在澳大利亚的应用

草地耕作技术是澳大利亚农场主自主发明的草地管理系统,该系统将多年生牧草和一年生作物进行穿插种植,使粮食和牧草真正实现多年循环生产。用少耕或免耕播种机将一年生冬季生长的作物(C3植物)直接播种于夏季生长的多年生牧草(C4植物)中间,当多年生牧草进入休眠期,一年生作物完成生育周期,从而实现全年循环生长,减少土地休闲和裸露。作物和牧草紧密衔接生产控制放牧系统,该系统具有高效、可持续、低投入和高灵活性等特点,多年生牧草与一年生作物兼容生长和再生农业吸引广大农场主兴趣。图4,参19。     

农田生产系统模型(APSIM)在土地和水肥资源管理中的应用

农业生产系统模型(Agricultural Production System Simulator,简称APSIM)是澳大利亚农业生产系统研究组(Agricultural Production System Research Unit,APSRU)开发的一种具有模块化结构的作物生产系统模拟器。其功能是分析在不同气候背景条件下,耕作系统(farming system)的生产力和作物的水肥资源利用,以及水分平衡的变化。该模型的特点是通过控制系统可以进行农业生产管理方式的设置,如品种使用、播种期、灌溉与施肥的时间及总量、休闲和轮作等等。模型可以进行多年连续模拟,用来分析长期气候波动和气候变化对农田生态系统的影响。该农业生产系统模型与流域水文模型结合在国外已经成功应用于水资源和农业生产的可持续发展的研究和开发中,其使用对我国农业结构调整、土地与水资源管理和气候应用等方面的研究具有参考价值。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

基于网络技术的人-拖拉机振动系统的研究

基于网络技术原理，对人-拖拉机振动分析系统网络化技术进行研究。提出人-拖拉机振动分析系统的Browser/Server(B/S)体系结构模型，描述了系统网络化的技术思想与方法。该研究工作有利于开展拖拉机的异地协同设计，为非网络化的应用资源的共享提供了一个较好的范例。     

无土栽培营养液循环控制系统

该文介绍了营养液循环控制系统的设计和构成，营养液检测控制过程。采用最小二乘拟合的方法建立离子选择电极的测量模型，从而实现温室无土栽培中营养液的在线检测。采用动态矩阵控制算法控制离子浓度，在一定程度上克服了某些不确定干扰的影响，并解决了超调的问题。     

可追溯系统的追溯粒度评价指标体系构建

随着追溯系统研究与应用的不断深入,根据供应链实际需求及主体信息化程度,构建合理粒度的追溯系统已成为扩大追溯系统在中国进一步深入应用的关键。该文在深入分析追溯系统结构的基础上,借鉴信息论中粒度的衡量方法初步提出了追溯粒度的描述性定义,以追溯精度、追溯宽度和追溯深度为核心,构建了一个2层结构的评价指标体系,评价因子包括外部追溯单元、内部流转单元、标识单元转换、信息采集内容、信息更新频率、前向追溯距离、后向跟踪距离;采用层次分析法确定了各评价因子的权重,并通过一致性检验得到所有目标的权重集,其中外部追溯单元的综合权重最高,为0.1985,标识单元转换的综合权重最低,为0.0872。该研究可为评价追溯系统的差异提供量化依据。     

水利系统行政人员管理系统的研究和应用

结合水利部门实际管理程序,经过实际的需求分析,采用已开发的管理系统软件进行水利部门的综合管理。主要包括基本信息、综合处理、查询、统计报表、数据处理、自动交换、系统7个方面,整个系统符合操作简便、界面友好、灵活、实用、安全的要求。     

基于自适应模糊神经网络的无轴承异步电机控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合等特点,为实现其稳定悬浮控制,提出了一种基于自适应模糊神经网络推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)的控制新策略。在分析无轴承异步电机径向悬浮力产生机理的基础上,推导出无轴承异步电机数学模型,基于ANFIS控制原理,完成了控制器设计,包括控制变量和隶属函数的选取、通过PID控制对输入输出数据的采集、根据选定的误差准则修正隶属函数参数以及采用Sugeno型ANFIS控制器训练FIS(fuzzy inference system)模型。基于MATLAB/Simulink仿真平台,对转速为6 000 r/min的无轴承异步电机控制系统的悬浮、转速、转矩响应进行了仿真分析。仿真结果表明该控制策略能在0.12 s内实现转子的稳定悬浮,且当负载转矩突变时,转子的悬浮性能并没有受到影响,转子径向偏移小于0.001mm。在转速突变后,控制系统也能较好的跟踪给定转速,稳定时的转速误差小于20 r/min,控制系统具有良好的动、静态性能。最后在无轴承异步电机控制系统试验平台上对所提策略开展了试验研究,试验结果同样表明,该控制策略能实现无轴承异步电机的稳定悬浮工作,转子径向位移峰峰值范围可以保持在80μm以内,系统响应快,鲁棒性强,控制精度较高,验证了该文提出的ANFIS控制方法的正确性和有效性。     

太阳能地板采暖系统

由清华大学建筑学院设计的清华阳光公司办公楼建筑中,搭建了约170 m2的全玻璃U型管式太阳能集热系统,以供约640 m2的室内(包括展厅、多功能厅及门厅)地板采暖。该地板采暖系统采用自行开发的计算机智能监控系统,实现一系列数据采集和远程访问。至今该系统运行正常,效果良好。     

In-soil potassium sensor system

A potentiometric sensor system based on potassium ion-selective electrodes was developed for agricultural purposes. Sensors were built using PVC ion-selective membranes over an inner solid contact prepared with graphite-epoxy composites. A copper plate was used as a reference electrode. A two-stage electronic circuit composed of current and voltage amplifiers was designed to interface the sensors to a distributed data acquisition system. Three ion-selective sensors and three off-the-shelf temperature sensors and their associated circuits were mounted in a PVC tube to set up a soil probe. The electronic controls were placed in an airtight box fixed at the upper part of the probe. The system was evaluated in the field, where the sensors presented sensibility within the range of 69-71 mV dec(-)(1). Extracts of soil samples were analyzed by a current flame photometry approach, and the results, compared with the probe measurements, showed a linear relationship (r (2) = 0.992 and 0.995, respectively, to 5 and 20 cm depths), which implies viability and instrumentation reliability for agricultural applications.     

基于系统动力学的北方大型沼气发电系统热平衡分析

该文应用系统动力学和有限元热平衡分析方法,针对黑龙江省某大型沼气发电工程,研究其能量供需平衡情况,并确定工程实际运行过程中的一些关键参数。研究结果表明：罐体散热损失、水分蒸发热损失、沼气排出带走的显热损失、管路热损失占发酵系统总热损失的比例分别为85.59%～90.22%、2.05%～8.42%、3.93%～4.78%、2.06%～2.96%;通过对加热料液所需热量的分析确定了配料热水的加热温度,6、7、8月份为53℃,其它月份为65℃,其占沼气工程总需热量的73.13%～87.91%;通过对管路热损失的分析确定了不同外界气温条件下维持发酵罐35℃恒温发酵的日均加热时间;通过整个系统能量供需平衡的分析得出该工程发电回收的余热能够维持系统全年连续运转,为北方高寒地区大型沼气工程的应用及推广奠定了理论基础。     

散养模式下猪只个体标识及溯源体系的建立

为了猪肉安全生产的监管和满足食品消费者的知情权,保障猪肉食品的公共安全,论文采用标识技术、PDA移动智能识读技术、GPRS技术和Internet等技术,结合中国“畜禽标识及养殖档案管理办法”,提出了猪只散养模式下养殖过程信息的采集技术方案,设计了散养模式下养殖过程信息的元数据结构及相应的mobile数据表,开发了猪只移动养殖环节数据采集记录与传输的嵌入式系统,与面向政府监管和消费者查询的公共网络平台实现了移动互联。所开发的移动系统能够实现猪只耳标的移动识别、包括饲料、兽药使用和违禁药品监测等各种事件的移动记录,及时向溯源数据库移动系统提交出栏猪只的养殖数据,同样可远程维护散养猪只的养殖档案数据,最终实现散养模式下从生产源头到消费终端的跟踪和溯源。该移动数据采集系统,解决了中国养猪业主体模式——农户散养模式下猪只养殖电子档案建立的难题,并经在天津猪肉质量溯源体系中的实际应用证明是可行的,个别技术瓶颈随通讯技术的发展将得到解决,其全面实施将为保证中国农户养殖模式下生猪及其产品溯源体系与制度的建设提供技术支撑。     

土壤颗粒组成分级标准的换算

土壤颗粒组成分级标准的换算,通常可以在半对数纸上进行。本文通过卡庆斯基制的实测值,求出三次样条函数曲线,利用此曲线进行计算机插值,从而计算出国际制的表示值。应注意的是,在计算过程中,须检测此函数模型的凹陷和隆起的个别现象,以保证插值的正确性。